CN105207461B - 一种缓起电路的控制系统、控制方法及控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种缓起电路的控制系统、控制方法及控制装置，能够实现缓起电路的短路保护。该控制系统包括：预充电模块，用于为负载预充电；状态控制模块，用于获取由该预充电模块为该负载预充电时该负载输入的预充电电压；根据该负载输入的预充电电压与预设电压的大小关系，控制该负载的缓起电路是否处于关闭状态。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种缓起电路的控制系统、控制方法及控制装置。
背景技术
现有技术中，为避免负载在上电瞬间出现较大的输入电流，多会在负载输入端设置一个缓起电路。缓起电路主要包括负载输入开关管和缓起控制模块两部分，由缓起控制模块控制负载输入开关管的导通程度，进而可以控制负载输入电流的大小，从而能够确保负载不会输入较大的浪涌电流。
目前常见的两种缓起电路如图1和图2所示。图1中，采用专用的缓起控制芯片作为缓起控制模块控制负载输入开关管Q的导通过程；图2中，采用由分立器件搭建而成的缓起控制电路作为缓起控制模块控制负载输入开关管Q的导通过程。
然而，图2所示的缓起电路没有过流保护功能，图1所示的缓起电路虽然有过流保护功能，但在缓起过程中无法对负载输入开关管进行有效保护，当负载短路时，缓起电路中的负载输入开关管很容易被烧毁。
发明内容
本发明实施例提供一种缓起电路的控制系统、控制方法及控制装置，用以实现缓起电路的短路保护。
第一方面，提供一种缓起电路的控制系统，包括：
预充电模块，用于为负载预充电；
状态控制模块，用于获取由所述预充电模块为所述负载预充电时所述负载输入的预充电电压；根据所述负载输入的预充电电压与预设电压的大小关系，控制所述负载的缓起电路是否处于关闭状态。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述状态控制模块，具体用于当所述负载输入的预充电电压小于预设电压时，控制所述负载的缓起电路处于关闭状态；当所述负载输入的预充电电压不小于预设电压时，控制所述负载的缓起电路不处于关闭状态。
结合第一方面，或者第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述负载的缓起电路包括负载输入开关管和缓起控制模块，当采用缓起控制芯片作为所述缓起控制模块控制所述负载输入开关管的导通过程时，所述状态控制模块具体包括比较器，其中：
所述比较器的正输入端输入所述负载输入的预充电电压；所述比较器的负输入端输入所述预设电压；所述比较器的输出端输出电平信号至所述缓起电路中缓起控制芯片的开启控制端。
结合第一方面，或者第一方面的第一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述负载的缓起电路包括负载输入开关管和缓起控制模块，当采用由分立器件搭建而成的缓起控制电路作为所述缓起控制模块控制所述负载输入开关管的导通过程时，所述状态控制模块具体包括比较器和电平转换电路，其中：
所述比较器的正输入端输入所述负载输入的预充电电压；所述比较器的负输入端输入所述预设电压；所述比较器的输出端输出电平信号至所述电平转换电路的输入端；
所述电平转换电路，用于将所述比较器的输出端输出的电平信号转换为漏极开路OD门电平信号，所述电平转换电路的输出端输出所述OD门电平信号至所述缓起电路中负载输入开关管的控制端。
结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述电平转换电路具体包括第一开关管、第二开关管和分压电阻，其中：
所述第一开关管的控制端作为所述电平转换电路的输入端；
所述第一开关管的输入端连接所述第二开关管的控制端、所述分压电阻的一端；所述分压电阻的另一端连接直流电源；
所述第一开关管的输出端和所述第二开关管的输出端接地；
所述第二开关管的输入端作为所述电平转换电路的输出端。
结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式、第一方面的第二种可能的实现方式、第一方面的第三种可能的实现方式或第一方面的第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述预充电模块具体包括恒流源和RC电路，所述恒流源通过所述RC电路为所述负载预充电。
第二方面，提供一种缓起电路的控制方法，包括：
获取由缓起电路的控制系统中的预充电模块为负载预充电时所述负载输入的预充电电压；
根据所述负载输入的预充电电压与预设电压的大小关系，控制所述负载的缓起电路是否处于关闭状态。
结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，根据所述负载输入的预充电电压与预设电压的大小关系，控制所述负载的缓起电路是否处于关闭状态，具体包括：
当所述负载输入的预充电电压小于预设电压时，控制所述负载的缓起电路处于关闭状态；
当所述负载输入的预充电电压不小于预设电压时，控制所述负载的缓起电路不处于关闭状态。
第三方面，提供一种缓起电路的控制装置，包括：
获取单元，用于获取由缓起电路的控制系统中的预充电模块为负载预充电时所述负载输入的预充电电压；
控制单元，用于根据所述负载输入的预充电电压与预设电压的大小关系，控制所述负载的缓起电路是否处于关闭状态。
结合第三方面，在第一种可能的实现方式中，所述控制单元，具体用于当所述负载输入的预充电电压小于预设电压时，控制所述负载的缓起电路处于关闭状态；当所述负载输入的预充电电压不小于预设电压时，控制所述负载的缓起电路不处于关闭状态。
根据第一方面提供的缓起电路的控制系统，第二方面提供的缓起电路的控制方法，或者第三方面提供的缓起电路的控制装置，利用负载输入的预充电电压进行负载短路侦测，在负载输入的预充电电压较小时则说明负载短路，此时控制该负载的缓起电路处于关闭状态，能够避免缓起电路中的负载输入开关管被烧毁，实现短路保护。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为现有技术中的缓起电路的结构示意图之一；
图2为现有技术中的缓起电路的结构示意图之二；
图3为本发明实施例提供的缓起电路的控制系统的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的缓起电路的控制系统中预充电模块的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的缓起电路的控制系统中预充电模块中恒流源的结构示意图；
图6为本发明实施例1提供的缓起电路的控制系统的结构示意图；
图7为本发明实施例1提供的缓起电路的控制系统中状态控制模块的结构示意图；
图8为本发明实施例2提供的缓起电路的控制系统的结构示意图；
图9为本发明实施例2提供的缓起电路的控制系统中状态控制模块的结构示意图；
图10为本发明实施例提供的缓起电路的控制方法的流程示意图；
图11为本发明实施例提供的缓起电路的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为了给出缓起电路短路保护的实现方案，本发明实施例提供了一种缓起电路的控制系统、控制方法及控制装置，以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明实施例提供了一种缓起电路的控制系统，如图3所示，具体可以包括：
预充电模块301，用于为负载预充电；
状态控制模块302，用于获取由预充电模块301为负载预充电时负载输入的预充电电压；根据负载输入的预充电电压与预设电压的大小关系，控制负载的缓起电路是否处于关闭状态。
其中，预充电模块301具体可以如图4所示，包括恒流源3011和RC电路3012，恒流源3011通过RC电路3012为负载预充电。RC电路3012具体包括电阻R0和电容C0，其中：电阻R0的一端作为RC电路3012输入端，连接恒流源；电阻R0的另一端和电容C0的一端相连，相连后的接线端作为RC电路3012输出端，连接负载；电容C0的另一端接地。
由于RC电路3012的存在，可以避免负载短路时恒流源3011损坏，使负载输入的预充电电压逐渐变化，避免噪声干扰。
实际实施时，恒流源3011可以为专门的恒流源芯片，也可以为图5所示的由三极管搭建的恒流源。
一般负载未短路时阻抗Rload大约为200～2000OHM。假设恒流源3011的输入电源为缓起电路的输入电源Vin，恒流源3011通过RC电路3012为负载预充电，恒流源3011的输出电流为Io，稳定时负载输入的预充电电压VF受以下两个等式制约，为两个等式计算结果中的较小值：
VF＝Io×Rload；
VF＝Vin×Rload/(Rload+R0)。
调节R0的阻值、恒流源3011的输出电流Io，确保稳定时负载输入的预充电电压VF能够达到预设电压例如100mV以上。该预设电压的具体值本发明不做具体限定，较佳的，可以远远小于缓起电路的输入电源Vin，确保负载输入的预充电电压VF等于预设电压时不会对负载产生任何影响。
即，在负载未短路时，负载输入的预充电电压VF能够达到预设电压；而在负载短路时，负载阻抗Rload减小，负载输入的预充电电压VF不能够达到预设电压。
因此，进一步的，状态控制模块302，具体可以用于当负载输入的预充电电压小于预设电压时，控制负载的缓起电路处于关闭状态；当负载输入的预充电电压不小于预设电压时，控制负载的缓起电路不处于关闭状态。
下面结合附图，用具体实施例对本发明提供的缓起电路的控制系统进行详细说明。
实施例1：
在本发明实施例1中，提供了一种图1所示缓起电路的控制系统。
图1所示的缓起电路包括负载输入开关管Q和缓起控制模块，采用专用的缓起控制芯片作为缓起控制模块控制负载输入开关管Q的导通过程。
图1所示缓起电路的控制系统具体如图6所示，状态控制模块302可以通过控制缓起电路中缓起控制芯片的开启控制端ON的电平控制缓起电路是否处于关闭状态。
缓起控制芯片的开启控制端ON为低电平时，缓起电路处于关闭状态，负载输入开关管Q始终关断；缓起控制芯片的开启控制端ON不为低电平时，缓起电路不处于关闭状态，负载输入开关管Q可以在缓起控制芯片的控制下逐渐导通。
实际实施时，状态控制模块302具体可以如图7所示，采用比较器实现，比较器的正输入端输入负载输入的预充电电压VF；比较器的负输入端输入预设电压VREF；比较器的输出端输出电平信号至缓起电路中缓起控制芯片的开启控制端ON。
其中，预设电压VREF可以但不限于通过缓起电路的输入电源Vin和分压电阻R1、R2获得。
下面对本发明实施例1提供的缓起电路的控制系统的原理进行说明。
在缓起电路开始工作之前，由恒流源3011通过RC电路3012为负载预充电，因为RC电路3012的存在，负载输入的预充电电压VF会逐渐上升至稳定。当负载输入的预充电电压VF小于预设电压VREF时，比较器输出低电平信号至缓起控制芯片的开启控制端ON，使缓起电路处于关闭状态，不开始工作；当负载输入的预充电电压VF大于预设电压VREF时，比较器输出高电平信号至缓起控制芯片的开启控制端ON，使缓起电路不处于关闭状态，可以开始工作。
可见，本发明实施例1提供的缓起电路的控制系统利用负载输入的预充电电压进行负载短路侦测，在负载输入的预充电电压较小时说明负载短路，此时控制该负载的缓起电路处于关闭状态，能够避免缓起电路中的负载输入开关管被烧毁，实现短路保护。
实施例2：
在本发明实施例2中，提供了一种图2所示缓起电路的控制系统。
图2所示的缓起电路包括负载输入开关管Q和缓起控制模块，采用由分立器件搭建而成的缓起控制电路作为缓起控制模块控制负载输入开关管Q的导通过程。
图2所示缓起电路的控制系统具体如图8所示，状态控制模块302可以通过控制缓起电路中负载输入开关管Q的控制端的电平控制缓起电路是否处于关闭状态。
若缓起电路中负载输入开关管Q具体为N型开关管，则负载输入开关管Q的控制端为低电平时，缓起电路处于关闭状态，负载输入开关管Q始终关断；负载输入开关管Q的控制端不为低电平时，缓起电路不处于关闭状态，负载输入开关管Q可以在缓起控制芯片的控制下逐渐导通。
若缓起电路中负载输入开关管Q具体为P型开关管，则负载输入开关管Q的控制端为高电平时，缓起电路处于关闭状态，负载输入开关管Q始终关断；负载输入开关管Q的控制端不为高电平时，缓起电路不处于关闭状态，负载输入开关管Q可以在缓起控制芯片的控制下逐渐导通。
实际实施时，状态控制模块302具体可以如图9所示，包括比较器3021和电平转换电路3022，其中：
比较器3021的正输入端输入负载输入的预充电电压VF；比较器3021的负输入端输入预设电压VREF；比较器的输出端输出电平信号至电平转换电路3022的输入端；
电平转换电路3022，用于将比较器3021的输出端输出的电平信号转换为漏极开路OD门电平信号，电平转换电路3022的输出端输出OD门电平信号至缓起电路中负载输入开关管Q的控制端。
电平转换电路3022输出的OD门电平信号作为缓起电路的控制信号，不会对缓起电路中的由分立器件搭建而成的缓起控制电路的正常工作造成影响。
具体的，若缓起电路中负载输入开关管Q具体为N型开关管，电平转换电路3022，具体用于将比较器3021的输出端输出的低电平信号转换为OD门低电平信号，将比较器3021的输出端输出的高电平信号转换为OD门高电平信号；若缓起电路中负载输入开关管Q具体为P型开关管，电平转换电路3022，具体用于将比较器3021的输出端输出的低电平信号转换为OD门高电平信号，将比较器3021的输出端输出的高电平信号转换为OD门低电平信号。
在本发明实施例中，电平转换电路3022具体可以但不限于为图9中所示的结构，包括第一开关管Q1、第二开关管Q2和分压电阻Q3，其中：
第一开关管Q1的控制端作为电平转换电路3022的输入端；第一开关管Q1的输入端连接第二开关管Q2的控制端、分压电阻R3的一端；分压电阻R3的另一端连接直流电源，该直流电源可以但不限于为缓起电路的输入电源Vin；第一开关管Q1的输出端和第二开关管Q2的输出端接地；第二开关管Q2的输入端作为电平转换电路3022的输出端。
通过选择N型或P型的第一开关管Q1、N型或P型的第二开关管Q2，可以使电平转换电路3022的具体功能与N型或P型的负载输入开关管Q相匹配。
例如，若缓起电路中负载输入开关管Q具体为N型开关管，则可以选择第一开关管Q1为N型开关管、第二开关管Q2为N型开关管。此时，若比较器3021的输出端输出低电平信号，第一开关管Q1关断、第二开关管Q2导通，电平转换电路3022的输出端输出OD门低电平信号；若比较器3021的输出端输出高电平信号，第一开关管Q1导通、第二开关管Q2关断，电平转换电路3022的输出端输出OD门高电平信号。
又例如，若缓起电路中负载输入开关管Q具体为P型开关管，则可以选择第一开关管Q1为N型开关管、第二开关管Q2为P型开关管。此时，若比较器3021的输出端输出低电平信号，第一开关管Q1关断、第二开关管Q2关断，电平转换电路3022的输出端输出OD门高电平信号；若比较器3021的输出端输出高电平信号，第一开关管Q1导通、第二开关管Q2导通，电平转换电路3022的输出端输出OD门低电平信号。
本发明实施例2提供的缓起电路的控制系统的原理与前述实施例1基本相同，在此不再详述。
相应的，本发明实施例还提供了一种缓起电路的控制方法，如图10所示，包括如下步骤：
步骤1001、获取由缓起电路的控制系统中的预充电模块为负载预充电时负载输入的预充电电压；
步骤1002、根据负载输入的预充电电压与预设电压的大小关系，控制负载的缓起电路是否处于关闭状态。
在本发明的一个具体实施例中，步骤1002根据负载输入的预充电电压与预设电压的大小关系，控制负载的缓起电路是否处于关闭状态，具体可以包括：
当负载输入的预充电电压小于预设电压时，控制负载的缓起电路处于关闭状态；
当负载输入的预充电电压不小于预设电压时，控制负载的缓起电路不处于关闭状态。
基于同一发明构思，根据本发明上述实施例提供的缓起电路的控制方法，相应地，本发明实施例还提供一种缓起电路的控制装置，其示意图如图11所示，具体可以包括：
获取单元1101，用于获取由缓起电路的控制系统中的预充电模块为负载预充电时负载输入的预充电电压；
控制单元1102，用于根据负载输入的预充电电压与预设电压的大小关系，控制负载的缓起电路是否处于关闭状态。
在本发明的一个具体实施例中，控制单元1102，具体用于当负载输入的预充电电压小于预设电压时，控制负载的缓起电路处于关闭状态；当负载输入的预充电电压不小于预设电压时，控制负载的缓起电路不处于关闭状态。
综上所述，采用本发明实施例提供的方案，能够避免缓起电路中的负载输入开关管被烧毁，实现短路保护。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种缓起电路的控制系统，其特征在于，包括：
预充电模块，用于为负载预充电；
状态控制模块，用于获取由所述预充电模块为所述负载预充电时所述负载输入的预充电电压；根据所述负载输入的预充电电压与预设电压的大小关系，控制所述负载的缓起电路是否处于关闭状态；
所述状态控制模块，具体用于当所述负载输入的预充电电压小于预设电压时，控制所述负载的缓起电路处于关闭状态；当所述负载输入的预充电电压不小于预设电压时，控制所述负载的缓起电路不处于关闭状态。
2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述负载的缓起电路包括负载输入开关管和缓起控制模块，当采用缓起控制芯片作为所述缓起控制模块控制所述负载输入开关管的导通过程时，所述状态控制模块具体包括比较器，其中：
所述比较器的正输入端输入所述负载输入的预充电电压；所述比较器的负输入端输入所述预设电压；所述比较器的输出端输出电平信号至所述缓起电路中缓起控制芯片的开启控制端。
3.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述负载的缓起电路包括负载输入开关管和缓起控制模块，当采用由分立器件搭建而成的缓起控制电路作为所述缓起控制模块控制所述负载输入开关管的导通过程时，所述状态控制模块具体包括比较器和电平转换电路，其中：
所述比较器的正输入端输入所述负载输入的预充电电压；所述比较器的负输入端输入所述预设电压；所述比较器的输出端输出电平信号至所述电平转换电路的输入端；
所述电平转换电路，用于将所述比较器的输出端输出的电平信号转换为漏极开路OD门电平信号，所述电平转换电路的输出端输出所述OD门电平信号至所述缓起电路中负载输入开关管的控制端。
4.如权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述电平转换电路具体包括第一开关管、第二开关管和分压电阻，其中：
所述第一开关管的控制端作为所述电平转换电路的输入端；
所述第一开关管的输入端连接所述第二开关管的控制端、所述分压电阻的一端；所述分压电阻的另一端连接直流电源；
所述第一开关管的输出端和所述第二开关管的输出端接地；
所述第二开关管的输入端作为所述电平转换电路的输出端。
5.如权利要求1-4任一所述的控制系统，其特征在于，所述预充电模块具体包括恒流源和RC电路，所述恒流源通过所述RC电路为所述负载预充电。
6.一种缓起电路的控制方法，其特征在于，包括：
获取由缓起电路的控制系统中的预充电模块为负载预充电时所述负载输入的预充电电压；
根据所述负载输入的预充电电压与预设电压的大小关系，控制所述负载的缓起电路是否处于关闭状态；具体包括：当所述负载输入的预充电电压小于预设电压时，控制所述负载的缓起电路处于关闭状态；
当所述负载输入的预充电电压不小于预设电压时，控制所述负载的缓起电路不处于关闭状态。
7.一种缓起电路的控制装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取由缓起电路的控制系统中的预充电模块为负载预充电时所述负载输入的预充电电压；
控制单元，用于根据所述负载输入的预充电电压与预设电压的大小关系，控制所述负载的缓起电路是否处于关闭状态；
所述控制单元，具体用于当所述负载输入的预充电电压小于预设电压时，控制所述负载的缓起电路处于关闭状态；当所述负载输入的预充电电压不小于预设电压时，控制所述负载的缓起电路不处于关闭状态。
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